Redis缓存穿透问题的解决思路

1.什么是缓存穿透

缓存穿透是指客户端请求的数据在缓冲中和数据库中都不存在，这样缓存永远不会生效，这些请求都会打到数据库中。

2.解决方案

常见的解决方案有两种。

• 缓存空对象
  • 优点：
    • 实现简单，维护方便。
  • 缺点：
    • 额外的内存消耗
    • 可能造成短期的不一致
• 布隆过滤器
  • 优点：内存占用少，没有多余的key
  • 缺点：实现复杂，存在误判可能。

2.1 缓存空对象解决方案

缓存空对象思路分析： 当我们客户端访问不存在的数据时，先请求redis，但是此时redis中没有数据，此时会访问到数据库，但是数据库中也没有数据，这个数据穿透了缓存，直击数据库，我们都知道数据库能够承载的并发不如redis这么高，如果大量的请求同时过来访问这种不存在的数据，这些请求就都会访问到数据库，简单的解决方案就是哪怕这个数据在数据库中也不存在，我们也把这个数据存入到redis中去，这样，下次用户过来访问这个不存在的数据，那么在redis中也能找到这个数据就不会进入到数据库了。

2.2 布隆过滤器解决方案

布隆过滤： 布隆过滤器其实采用的是哈希思想来解决这个问题，通过一个庞大的二进制数组，走哈希思想去判断当前这个要查询的这个数据是否存在，如果布隆过滤器判断存在，则放行，这个请求会去访问redis，哪怕此时redis中的数据过期了，但是数据库中一定存在这个数据，在数据库中查询出来这个数据后，再将其放入到redis中，
假设布隆过滤器判断这个数据不存在，则直接返回
这种方式优点在于节约内存空间，存在误判，误判原因在于：布隆过滤器走的是哈希思想，只要哈希思想，就可能存在哈希冲突。

2.3 图解

3. 实际应用

在原来的逻辑中，我们如果发现这个数据在mysql中不存在，直接就返回404了，这样是会存在缓存穿透问题的

现在的逻辑中：如果这个数据不存在，我们不会返回404 ，还是会把这个数据写入到Redis中，并且将value设置为空，欧当再次发起查询时，我们如果发现命中之后，判断这个value是否是null，如果是null，则是之前写入的数据，证明是缓存穿透数据，如果不是，则直接返回数据。

3.1 代码实现

工具类：

	/**
     * 缓存空字符 解决缓存穿透
     * @param keyPrefix
     * @param id
     * @param type
     * @param dbFallback
     * @param time
     * @param unit
     * @param 
     * @param 
     * @return
     */
    public <R,ID> R queryWithPassThrough(
            String keyPrefix, ID id, Class<R> type, Function<ID, R> dbFallback, Long time, TimeUnit unit){
        String key = keyPrefix + id;
        // 1.从redis查询商铺缓存
        String json = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
        // 2.判断是否存在
        if (StrUtil.isNotBlank(json)) {
            // 3.存在，直接返回
            return JSONUtil.toBean(json, type);
        }
        // 判断命中的是否是空值
        // ""->表示数据库没有 缓存了空字符串  null->表示:缓存中没有,数据库中不一定有没有,需要去查询数据库 ,
        // 所以 json !=null 也就是 = "" 表示 缓存了空字符串 返回null 表示数据库也没有。
        if (json != null) {
            // 返回一个错误信息
            return null;
        }

        // 4.不存在，根据id查询数据库
        R r = dbFallback.apply(id);
        // 5.不存在，返回错误
        if (r == null) {
            // 将空值写入redis
            stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);
            // 返回错误信息
            return null;
        }
        // 6.存在，写入redis
        this.set(key, r, time, unit);
        return r;
    }

调用：

    public Result queryShopById(Long id) {
//        String key = CACHE_SHOP_KEY+id;
//        // 1.从redis查询商铺缓存
//        String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
//        // 2.判断是否存在
//        if(StrUtil.isNotBlank(shopJson)){
//            //3.存在直接返回
//            Shop shop = JSONUtil.toBean(shopJson, Shop.class);
//            return Result.ok(shop);
//        }
//        // 4, 不存在，根据id查询数据库
//        Shop shop = getById(id);
//        // 5.不存在 返回错误
//        if(shop == null ){
//            return Result.fail("店铺不存在！");
//        }
//        //6.存在 写入redis
//        stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(shop),30L, TimeUnit.MINUTES);
//        //7.返回
//        return Result.ok(shop);


        // -- 升级

        // 解决缓存穿透
        Shop shop = cacheClient
                .queryWithPassThrough(CACHE_SHOP_KEY, id, Shop.class, this::getById, CACHE_SHOP_TTL, TimeUnit.MINUTES);
        if (shop == null) {
            return Result.fail("店铺不存在！");
        }
        // 7.返回
        return Result.ok(shop);
    }

代码没有贴全，大概思路是这样。

4. 小总结

缓存穿透产生的原因是什么？

• 用户请求的数据在缓存中和数据库中都不存在，不断发起这样的请求，给数据库带来巨大压力

缓存穿透的解决方案有哪些？

• 缓存null值
• 布隆过滤
• 增强id的复杂度，避免被猜测id规律
• 做好数据的基础格式校验
• 加强用户权限校验
• 做好热点参数的限流

参考资料：
黑马Redis资料。

若有错误，希望大佬指出。
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